Avantatges i inconvenients
En primer lloc, els avantatges de les bombes de calor inclouen l'eficiència: per transferir 1 kWh d'energia tèrmica al sistema de calefacció, la instal·lació només necessita gastar 0,2-0,35 kWh d'electricitat. Atès que la conversió d'energia tèrmica en energia elèctrica a les grans centrals elèctriques es produeix amb una eficiència de fins al 50%, augmenta l'eficiència de l'ús del combustible quan s'utilitzen bombes de calor: la trigeneració. Simplifica els requisits dels sistemes de ventilació i augmenta el nivell de seguretat contra incendis. Tots els sistemes funcionen amb llaços tancats i pràcticament no requereixen costos operatius, a part del cost de l'electricitat necessària per fer funcionar l'equip.
Un altre avantatge de les bombes de calor és la possibilitat de canviar del mode de calefacció a l'hivern al mode d'aire condicionat a l'estiu: només en lloc dels radiadors, els fan coils o els sistemes de "sostre fred" estan connectats a un col·lector extern.
La bomba de calor és fiable, el seu funcionament està controlat per automatització. Durant el funcionament, el sistema no requereix un manteniment especial, les possibles manipulacions no requereixen habilitats especials i es descriuen a les instruccions.
Una característica important del sistema és la seva naturalesa purament individual per a cada consumidor, que consisteix en l'elecció òptima d'una font estable d'energia de baixa qualitat, el càlcul del coeficient de conversió, la recuperació i altres coses.
La bomba de calor és compacta (el seu mòdul no supera la mida d'una nevera convencional) i gairebé silenciosa.
Tot i que la idea expressada per Lord Kelvin el 1852 es va realitzar quatre anys més tard, les bombes de calor només es van posar en pràctica als anys trenta. L'any 2012, al Japó, hi ha més de 3,5 milions d'unitats en funcionament, a Suècia, unes 500.000 cases s'escalfen amb bombes de calor de diversos tipus.
Els desavantatges de les bombes de calor geotèrmiques que s'utilitzen per a la calefacció inclouen l'elevat cost dels equips instal·lats, la necessitat d'una instal·lació complexa i costosa de circuits d'intercanvi de calor subterranis o submarins externs. El desavantatge de les bombes de calor de font d'aire és la menor eficiència de conversió de calor associada al baix punt d'ebullició del refrigerant a l'evaporador "d'aire" extern. Un desavantatge comú de les bombes de calor és la temperatura relativament baixa de l'aigua escalfada, en la majoria dels casos no superior a +50 °C ÷ +60 °C, i com més alta sigui la temperatura de l'aigua escalfada, menor serà l'eficiència i la fiabilitat de l'aigua. bomba de calor.
Centrals tèrmiques què és
Avui dia, les centrals elèctriques s'utilitzen amb diferents finalitats.
Per exemple, les centrals elèctriques especials que funcionen amb l'ajuda de l'energia tèrmica no són les més utilitzades en aquest àmbit, però tenen un gran nombre d'avantatges de funcionament.
Aquests equips generen, transmeten i converteixen l'electricitat, portant-la al consumidor.
Malgrat aquesta funcionalitat, l'equip requereix un diagnòstic i un manteniment acurats. Això inclou pràctiques tècniques estàndard de seguretat, organització de la gestió i treballs de manteniment importants.
Vista general de l'equip
El disseny de la central està representat per un conjunt de sistemes i unitats clau que treballen per produir electricitat convertint l'energia tèrmica en energia mecànica.
El mecanisme principal d'aquestes estacions és un generador elèctric brut. A més de l'eix mòbil, s'inclou una cambra de combustió en el disseny, de la qual finalment s'allibera calor.
Una nota important és que aquest mètode implica l'alliberament de substàncies gasoses i vapor.
Sovint això s'aplica a estacions que s'alimenten a través de complexos hidrològics. En aquestes comunicacions, la pressió del vapor augmenta, després de la qual cosa el vapor mou el rotor de la turbina de la central elèctrica.
Així, tota l'energia entra a l'eix del motor i genera un corrent elèctric.
Val la pena assenyalar que no es perd tota l'energia tèrmica en aquest cas, sinó que es pot utilitzar, per exemple, per a la calefacció.
Principis de funcionament de les centrals tèrmiques
Un dels principals moments de treball és la tensió, per la qual s'alimenta l'estació. Sovint, els complexos estan equipats amb un potencial energètic de fins a mil volts. Bàsicament, aquestes estacions s'utilitzen localment per subministrar instal·lacions industrials.
El segon tipus inclou complexos, el potencial dels quals supera els mil volts i s'utilitza per proporcionar energia a zones individuals i, de vegades, ciutats. La seva tasca és transformar i distribuir l'energia.
Un factor important és la potència, que oscil·la entre els tres i els sis GW. Aquestes xifres depenen del tipus de combustible utilitzat per a la combustió a la cambra de combustió. Avui en dia està permès utilitzar gasoil, fuel, combustible sòlid i gas.
Construcció de xarxes de calefacció
Fins a cert punt, les centrals elèctriques són bauls d'una enorme cadena de xarxa de calefacció.
No obstant això, val la pena assenyalar que, a diferència de xarxes similars que utilitzen línies d'alta tensió, aquí s'utilitzen xarxes de calor.
Serveixen per subministrar aigua calenta a les estacions.
Aquestes línies impliquen l'ús de vàlvules de tancament de tipus i mida adequats, equipades amb vàlvules i mètodes de control del portador de calor.
A més, a la pràctica, s'utilitza l'ús de canonades de vapor incloses a la infraestructura de la xarxa tèrmica. Tanmateix, en aquests casos, per garantir el correcte funcionament de la planta, cal instal·lar sistemes d'eliminació de condensats.
Sistemes de control automàtic
En el món modern, el treball mecànic s'està substituint gradualment pel control de l'automatització. Amb l'ajuda d'un controlador especial, l'empleat supervisa el flux de treball correcte dels blocs de l'estació, sense distreure's de les funcions del despatxador.
Així, el funcionament dels blocs tèrmics està controlat per sensors especials, i el sistema registra les dades i les transmet al panell de control. Després de recollir informació dels sensors, el sistema analitza i corregeix els paràmetres de funcionament de les centrals elèctriques.
Normes per al manteniment de les centrals elèctriques
El punt més important en l'excel·lent funcionament de l'estació és el manteniment de les comunicacions en bon estat.
Els enginyers posen a prova el rendiment dels components individuals de la instal·lació, després del qual es realitza un diagnòstic complet del sistema.
Els especialistes comproven els components electrònics i mecànics de la caixa.
Hi ha controls programats i periòdics de defectes, destruccions i estructurals
Al mateix temps, el treball no es pertorba i els materials del cos no es deformen, la qual cosa és important per a la construcció energètica.
Després d'identificar i eliminar els centres de mal funcionament, el control es realitza mitjançant sensors i un sistema analític sota la supervisió de l'operador.
Resultats
La utilització d'aquests sistemes implica l'assoliment de la màxima productivitat en l'àmbit del subministrament energètic.
Això s'aconsegueix millorant les competències dels empleats, millorant i automatitzant el procés de treball, així com instal·lant equips moderns.
No obstant això, a causa dels elevats costos, la direcció intenta adherir-se a configuracions estàndard i mètodes de control en la gestió de les centrals elèctriques.
Els principals tipus de bombes de calor són
aigua-aigua, aire-aire, sòl-aigua, aire-aigua, aigua-aire, sòl-aire.
Com podeu veure, poden sortir fonts naturals de calor de baix potencial: la calor del sòl, les aigües subterrànies i l'aire exterior, i el refrigerant que circula directament al sistema pot ser aigua (salmorra) i aire.
el sòl com a font de calor
La temperatura del sòl des d'una profunditat de 5-6 metres és pràcticament proporcional a la temperatura mitjana anual de l'aire exterior. A causa del fet que la temperatura del sòl és estable els 12 mesos de l'any, sorgeix la diferència de temperatura necessària per a l'operació més productiva de HP a l'hivern - per a la calefacció i a l'estiu - per a la refrigeració. L'energia de terra necessària la pren un col·lector de terra situat a terra i s'acumula en el propi refrigerant, després el refrigerant entra a l'evaporador HP i es repeteix el cercle de circulació, després de la següent eliminació de calor. S'utilitza un líquid anticongelant com a refrigerant.
Normalment, l'aigua es barreja amb propilenglicol per al seu ús, també és possible amb etilenglicol. Els tipus de bombes de calor terra-aigua o terra-aire es divideixen en verticals i horitzontals en funció de la ubicació del circuit de terra al terra. Si els sistemes es fan correctament, són fiables i tenen una llarga vida útil. A més, l'eficiència dels HP verticals i horitzontals es manté alta independentment de l'època de l'any.
 |
 |
| Sonda horitzontal del sòl | Sonda de terra vertical |
Desavantatges de les sondes de terra verticals:
- la necessitat d'una gran àrea tecnològica; - l'aparició de sacs d'aire al pou a causa de la col·locació no qualificada, que empitjoren significativament l'eliminació de calor del sòl; - la impossibilitat de reconstruir.
Desavantatges de les sondes de terra horitzontals:
- requereixen costos operatius elevats; - impossibilitat d'utilitzar refrigeració passiva; - moviments de terra volumètrics; - la viabilitat tècnica de la instal·lació d'estructures està limitada per requisits addicionals.
L'aigua com a font de calor
L'ús d'aquest tipus de calor és força divers. HP "aigua-aigua" i "aigua-aire" permeten l'ús d'aigües subterrànies, com ara aigües artesianes, tèrmiques, subterrànies. També s'utilitza àmpliament com a font de calor: embassaments, llacs, aigües residuals, etc. Com més baix estigui la canonada a la columna d'aigua, a través de la qual es transfereix la calor, més estable, fiable i productiu és el funcionament de l'HP.
Avantatges de les bombes de calor aigua-aigua, aigua-aire:
- excel·lent coeficient de conversió COP, a causa de la temperatura estable de la font (la temperatura de l'aigua subterrània és d'uns 6-7 ° C durant tot l'any); - els sistemes ocupen àrees tecnològiques petites; - vida útil de 30-40 anys; - costos d'operació mínims; - possibilitat d'aplicació grans capacitats.
Desavantatges de les bombes de calor aigua-aigua, aigua-aire:
- l'aplicació està limitada per la territorialitat, per manca de font o en condicions urbanes; - calen requisits elevats per al deute del pou de subministrament; - quan augmenta la temperatura de l'aigua, cal comprovar la protecció anticorrosió i el contingut de manganès i ferro.
L'aire com a font de calor
L'aire-aigua o l'aire-aire d'HP s'utilitzen més sovint per a sistemes de calefacció bivalents o monoenergètics i per proporcionar aigua calenta.
Avantatges de les bombes de calor aire-aire i aire-aigua:
- simplicitat de disseny, instal·lació i funcionament; - la possibilitat d'utilitzar-se en qualsevol zona climàtica; - el menor cost i període de recuperació en comparació amb HP d'altres fonts de calor;
Desavantatges de les bombes de calor (HP) "aire-aire", "aire-aigua":
- deteriorament del coeficient d'eficiència a causa dels canvis en la temperatura ambient; - baix rendiment del sistema a temperatures inferiors a 0 ° C, que implica la necessitat d'una font de calor addicional per al període de calefacció.
Motors tèrmics de combustió externa
- un.Un motor Stirling és un aparell tèrmic en el qual un fluid de treball gasós o líquid es mou en un espai tancat. Aquest dispositiu es basa en el refredament i l'escalfament periòdics del fluid de treball. En aquest cas, s'extreu energia, que es produeix quan el volum del fluid de treball canvia. El motor Stirling pot funcionar amb qualsevol font de calor.
- 2. Màquines de vapor. El seu principal avantatge és la simplicitat i les excel·lents qualitats de tracció, que no es veuen afectades per la velocitat de treball. En aquest cas, podeu prescindir d'una caixa de canvis. D'aquesta manera, la màquina de vapor es diferencia millor del motor de combustió interna, que produeix una quantitat insuficient de potència a baixes velocitats. Per aquest motiu, la màquina de vapor és convenient utilitzar-la com a motor de tracció. Inconvenients: baixa eficiència, baixa velocitat, consum constant d'aigua i combustible, gran pes. Abans, les màquines de vapor eren l'única màquina. Però necessitaven molt de combustible i es congelaven a l'hivern. Després van ser substituïts progressivament per motors elèctrics, motors de combustió interna, turbines de vapor i gas, que són compactes, de major eficiència, versatilitat i eficiència.
Acceptació d'instal·lacions tèrmiques des de la reparació
Quan s'accepta l'equip de reparacions, es realitza una avaluació de la qualitat de la reparació, que inclou una avaluació de: la qualitat de l'equip reparat; la qualitat de les reparacions realitzades.
Les qualificacions de qualitat s'estableixen:
- preliminar: un cop finalitzades les proves d'elements individuals d'una central tèrmica i en conjunt;
- finalment, basant-se en els resultats d'una operació controlada mensual, durant la qual s'hauria de provar l'equip en tots els modes, s'han de dur a terme proves i ajust de tots els sistemes.
S'admeten les obres realitzades durant la revisió de les centrals tèrmiques segons l'acta. El certificat d'acceptació s'acompanya de tota la documentació tècnica de la reparació realitzada (esbossos, certificats d'acceptació intermèdia d'unitats individuals i informes d'assaig intermedis, documentació tal com construït, etc.).
Els certificats de recepció de reparacions amb tota la documentació s'emmagatzemen permanentment juntament amb les fitxes tècniques de les instal·lacions. Tots els canvis identificats i realitzats durant la reparació s'incorporen a les fitxes tècniques de les instal·lacions, esquemes i dibuixos.
Història
El concepte de bombes de calor va ser desenvolupat l'any 1852 pel destacat físic i enginyer britànic William Thomson (Lord Kelvin) i millorat i detallat per l'enginyer austríac Peter Ritter von Rittinger. Peter Ritter von Rittinger és considerat l'inventor de la bomba de calor, ja que va dissenyar i instal·lar la primera bomba de calor coneguda el 1855. Però l'aplicació pràctica de la bomba de calor es va adquirir molt més tard, o més aviat als anys 40 del segle XX, quan l'inventor-entusiaste Robert Weber (Robert C Webber) va experimentar amb el congelador. Un dia, Weber va tocar accidentalment una canonada calenta a la sortida de la cambra i es va adonar que simplement s'havia llençat la calor. L'inventor va pensar com utilitzar aquesta calor i va decidir posar una canonada a una caldera per escalfar aigua. Com a resultat, Weber va proporcionar a la seva família una quantitat d'aigua calenta que no podien utilitzar físicament, mentre que part de la calor de l'aigua calenta es va alliberar a l'aire. Això el va fer pensar que tant l'aigua com l'aire es poden escalfar des d'una font de calor alhora, així que Weber va millorar el seu invent i va començar a conduir aigua calenta en espiral (a través d'una bobina) i utilitzar un petit ventilador per distribuir la calor al voltant. la casa per escalfar-la. Amb el temps, va ser Weber qui va tenir la idea de "bombar" la calor de la terra, on la temperatura no canviava gaire durant l'any. Va col·locar tubs de coure al terra, per on circulava el freó, que "recollia" la calor de la terra.El gas es va condensar, va deixar la seva calor a la casa i va tornar a passar per la bobina per recollir la següent porció de calor. L'aire era posat en moviment per un ventilador i circulava per tota la casa. L'any següent, Weber va vendre la seva antiga estufa de carbó.
A la dècada de 1940, la bomba de calor era coneguda per la seva extrema eficiència, però la necessitat real va sorgir després de la crisi del petroli l'any 1973, quan, malgrat els baixos preus de l'energia, hi havia un interès per l'estalvi energètic.
Subtítols per a diapositives
diapositiva 1
Presentació Tipus de motors tèrmics Completat per: alumne del grup 14K1 Polina Kozhenova
diapositiva 2
Màquines tèrmiques Màquina de vapor Gas, turbina de vapor Motor a reacció GEL Tipus de motors tèrmics
diapositiva 3
Els motors tèrmics realitzen en el seu treball la transformació d'un tipus d'energia en un altre. Així, les màquines són aparells que serveixen per convertir un tipus d'energia en un altre. Convertir l'energia interna en energia mecànica. L'energia interna dels motors tèrmics es forma a causa de l'energia del combustible
diapositiva 4
Una màquina de vapor és una màquina tèrmica de combustió externa que converteix l'energia del vapor escalfat en treball mecànic del moviment alternatiu del pistó, i després en el moviment de rotació de l'eix. En un sentit més ampli, una màquina de vapor és un motor de combustió externa que converteix l'energia del vapor en treball mecànic.
diapositiva 5
Un motor de combustió interna és un tipus de motor, un motor tèrmic, en el qual l'energia química del combustible que es crema a la zona de treball es converteix en treball mecànic. Malgrat que els motors de combustió interna són un tipus relativament imperfecte de motors tèrmics, estan molt estesos, per exemple, en el transport. Malgrat que els motors de combustió interna són un tipus relativament imperfecte de motors tèrmics, estan molt estesos, per exemple, en el transport.
diapositiva 6
Una turbina de gas és un motor tèrmic continu, en l'aparell de pales del qual l'energia del gas comprimit i escalfat es converteix en treball mecànic a l'eix. Consisteix en un compressor connectat directament a la turbina, i una cambra de combustió entre ells.
Diapositiva 7
Una turbina de vapor és una màquina tèrmica contínua, a l'aparell de pales del qual l'energia potencial del vapor d'aigua comprimit i escalfat es converteix en energia cinètica, que al seu torn realitza un treball mecànic a l'eix.
Diapositiva 8
El motor a reacció crea la força de tracció necessària per al moviment convertint l'energia inicial en l'energia cinètica del corrent a raig del fluid de treball. El fluid de treball surt del motor a gran velocitat i, d'acord amb la llei de conservació de la quantitat de moviment, es forma una força reactiva que empeny el motor en sentit contrari.
Diapositiva 9
La varietat de tipus de motors tèrmics només indica la diferència en el disseny i els principis de conversió d'energia. Comú a tots els motors tèrmics és que inicialment augmenten la seva energia interna a causa de la combustió del combustible, seguida de la conversió de l'energia interna en energia mecànica.
Definició de bomba de calor
Una bomba de calor (HP) és un dels dispositius termotransformadors que proporcionen calor d'un cos a un altre, que tenen diferents temperatures. Els transformadors tèrmics poden ser augmentadors si estan dissenyats per transferir calor a cossos amb una temperatura baixa, i reduïts si s'utilitzen per transferir calor a cossos amb una temperatura elevada.
Durant molt de temps, la bomba de calor va romandre un misteri termodinàmic, encara que el principi del seu funcionament es desprèn dels treballs de Carnot, en particular, la descripció del cicle de Carnot, publicada a la seva tesi ja l'any 1824. Un sistema pràctic de bomba de calor , anomenat multiplicador de calor, va ser proposat el 1852 per Lord Kelvin, que va mostrar com es pot utilitzar eficaçment per a la calefacció.
La bomba de calor transfereix energia interna d'un portador d'energia amb una temperatura baixa a un portador d'energia amb una temperatura més alta. Com que, d'acord amb la segona llei de la termodinàmica, l'energia tèrmica només pot passar d'un nivell de temperatura alt a un de baix sense cap influència externa, és necessari utilitzar l'energia motriu per implementar el cicle de la bomba de calor. Per tant, el procés de transferència d'energia en la direcció oposada a la diferència natural de temperatura es realitza en un cicle circular.
L'objectiu principal d'aquestes instal·lacions és aprofitar la calor d'una font de baix potencial, com el medi ambient. Per a la implantació del procés de bomba de calor, el consum necessari d'energia externa de qualsevol tipus: mecànica, química, cinètica, elèctrica, etc.
Actualment hi ha tres tipus de bombes de calor que s'utilitzen principalment:
• compressió per al subministrament de calor d'habitatges individuals, així com per al subministrament de calor de tallers o instal·lacions industrials individuals;
• absorció per al subministrament de calor d'edificis i comerços industrials;
• termoelèctric per escalfar locals individuals o petites cases.
S'anomenen els portadors d'energia subministrats amb energia tèrmica a baixa temperatura per a la implementació del cicle de la bomba de calor fonts calor. Alliberen energia tèrmica per transferència de calor, convecció i/o radiació. S'anomenen portadors d'energia que perceben energia tèrmica de potencial augmentat en el cicle de la bomba de calor receptors calor. Perceben l'energia tèrmica per transferència de calor, convecció i (o) radiació.
En general, es pot proposar la següent definició: una bomba de calor és un dispositiu que percep el flux de calor a baixa temperatura (en el costat fred), així com l'energia necessària per conduir i els dos fluxos d'energia a una temperatura elevada (en comparació amb el costat fred) en forma de flux de calor.
Aquesta definició és vàlida per a les bombes de calor de compressió, així com per a les unitats d'absorció i termoelèctriques que utilitzen l'efecte Peltier.
Capacitat de calefacció (potència tèrmica) d'un HP de compressió de vapor consta de dos components: la calor rebuda pel viparuvache d'una font de calor (l'anomenada capacitat de refrigeració i la potència motriu). R, mitjançant el qual l'energia tèrmica d'entrada s'eleva a un nivell de temperatura superior.
En el HP d'absorció, el compressor mecànic es va substituir per un de termoquímic, en forma de circuit de circulació de solució addicional amb un generador (caldera) i un absorbidor. En lloc de l'energia d'accionament elèctric subministrada a la bomba de calor de compressió accionada elèctricament, es subministra energia tèrmica al generador. Tanmateix, per a tots dos processos s'utilitza una font d'energia en forma de calor residual o energia ambiental amb l'ajuda d'un evaporador.
En general, en el procés de conversió d'energia ambiental és l'etapa final del procés. L'energia alliberada durant la combustió de combustible sòlid o en reactors nuclears experimenta un gran nombre de transformacions fins que pren la forma necessària per als consumidors, s'aprofita plenament i, finalment, gairebé sempre passa al medi. Les bombes de calor requereixen un enfocament teòric completament diferent. Aquí, a l'inici del procés, l'energia ambiental també s'utilitza com a font de calor a més de l'energia motriu.
Tipus de reparacions d'instal·lacions de carrosseria.
Els principals tipus de reparacions de centrals tèrmiques i xarxes de calefacció són capitals i corrents. L'abast del manteniment i la reparació està determinat per la necessitat de mantenir un estat de servei i funcionament i la restauració periòdica de les centrals tèrmiques, tenint en compte el seu estat tecnològic real.
La revisió és una reparació realitzada per restaurar les característiques tècniques i econòmiques d'un objecte a valors propers als valors de disseny, amb la substitució o restauració de qualsevol component.
L'acceptació de les centrals tèrmiques de la revisió la porta a terme una comissió de treball designada pel document administratiu de l'organització.
Pla anual de renovació. Per a tot tipus de centrals tèrmiques, cal elaborar uns horaris anuals (estacionals i mensuals) de reparació. Els plans anuals de reparació són aprovats pel cap de l'organització. Els plans preveuen el càlcul de la complexitat de la reparació, la seva durada (temps d'inactivitat en les reparacions), la necessitat de personal, així com de materials, components i recanvis, i es crea el seu estoc de consumibles i d'emergència.
La reparació actual d'instal·lacions tèrmiques és una reparació realitzada per mantenir les característiques tècniques i econòmiques d'un objecte dins dels límits especificats amb la substitució i/o restauració de peces i peces de desgast individuals. L'acceptació de la reparació actual la realitzen les persones responsables de la reparació, bon estat i funcionament segur de les centrals tèrmiques.
La freqüència i la durada de tot tipus de reparacions s'estableixen per documents normatius i tècnics per a la reparació d'aquest tipus de centrals tèrmiques.
